[go: up one dir, main page]

RU2749813C2 - Methods for separation of pyrolysis oils - Google Patents

Methods for separation of pyrolysis oils Download PDF

Info

Publication number
RU2749813C2
RU2749813C2 RU2019119397A RU2019119397A RU2749813C2 RU 2749813 C2 RU2749813 C2 RU 2749813C2 RU 2019119397 A RU2019119397 A RU 2019119397A RU 2019119397 A RU2019119397 A RU 2019119397A RU 2749813 C2 RU2749813 C2 RU 2749813C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fraction
specified
pyrolysis oil
oil
fractional distillation
Prior art date
Application number
RU2019119397A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019119397A (en
RU2019119397A3 (en
Inventor
Джонатан Л. ВИСТРОМ
Эрл Р. БИВЕР
Скайлер Л. ВИСТРОМ
Алан М. ЛЕВАЙН
Ричард Дж. ЛИ
Original Assignee
Рдж Ли Груп, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рдж Ли Груп, Инк. filed Critical Рдж Ли Груп, Инк.
Publication of RU2019119397A publication Critical patent/RU2019119397A/en
Publication of RU2019119397A3 publication Critical patent/RU2019119397A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2749813C2 publication Critical patent/RU2749813C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G7/00Distillation of hydrocarbon oils
    • C10G7/06Vacuum distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/07Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of solid raw materials consisting of synthetic polymeric materials, e.g. tyres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/10Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal from rubber or rubber waste
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G11/00Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G11/02Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils characterised by the catalyst used
    • C10G11/04Oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G53/00Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes
    • C10G53/02Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes plural serial stages only
    • C10G53/14Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes plural serial stages only including at least one oxidation step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G55/00Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by at least one refining process and at least one cracking process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/02Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in retorts
    • C10G9/04Retorts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10Feedstock materials
    • C10G2300/1037Hydrocarbon fractions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/20Characteristics of the feedstock or the products
    • C10G2300/201Impurities
    • C10G2300/202Heteroatoms content, i.e. S, N, O, P
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/30Aromatics

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: oil industry.SUBSTANCE: invention relates to a method for treating pyrolysis oil for separating commercially desirable fractions from fractions suitable for use as a liquid fuel. The preferred starting material is derived from car tires. The method includes the first separation of the pyrolysis oil into a lighter fraction and a heavier fraction using thin-film distillation. The lighter fraction is subjected to fractional distillation. Sulfur and nitrogen are removed from the heavy fraction. Fractional distillation is carried out in steps. In the first step, the lower fraction is collected at a vacuum of 100-400 torr. The second step is carried out at a higher vacuum than the specified first step.EFFECT: efficient separation of pyrolysis oil into fractions that have an increased commercial quality and a consumer fraction, which provides a commercial fuel product with a more acceptable flash point and less volatile compounds than pyrolysis oil taken as a whole, carrying out separation without undesirable cracking reactions and coking.23 cl, 6 dwg, 2 tbl, 1 ex

Description

Предпосылки изобретенияBackground of the invention

1. Область техники, к которой относится изобретение1. The field of technology to which the invention relates

Настоящее изобретение относится к способам экстракции из пиролизного масла улучшенного сырья для перегонки, более конкретно, оно относится к способам осуществления начального разделения, в результате которого получается более легкая фракция и более тяжелая фракция. Более легкую фракцию подвергают фракционной перегонке, а из более тяжелой фракции удаляют соединения серы и азота, чтобы облегчить применение более тяжелой фракции в качестве тяжелого топлива. Предпочтительный исходный материал получают из автомобильных шин.The present invention relates to methods for extracting an improved distillation feed from pyrolysis oil, more specifically, it relates to methods for performing an initial separation that results in a lighter fraction and a heavier fraction. The lighter fraction is subjected to fractional distillation, and sulfur and nitrogen compounds are removed from the heavier fraction to facilitate the use of the heavier fraction as a heavy fuel. The preferred starting material is derived from car tires.

2. Описание уровня техники2. Description of the prior art

Как известно, резину, например, изношенные шины, подвергают пиролизу способом, дающим твердую фракцию, такую как сажа, жидкий углеводород и газ. Жидкий углеводород потенциально может применяться в качестве жидкого топлива. Смотри патенты США US 6833485, US 6835861 и US 7341646.As is known, rubber, for example worn tires, is pyrolyzed in a manner yielding a solid fraction such as soot, liquid hydrocarbon and gas. A liquid hydrocarbon can potentially be used as a liquid fuel. See US patents US 6833485, US 6835861 and US 7341646.

В патенте US 6673236 описано снижение содержания серы в средних нефтяных дистиллятах путем каталитического окисления в присутствии ванадия. Пиролизное масло в этом документе не описывается. Присутствует этанол, и указано, что часть его окисляется, образуя надуксусную кислоту, которая, как утверждается, способствует дальнейшему окислению. Окончательное разделение является специфическим для спиртов MeOH и EtOH.US Pat. No. 6,673,236 describes the reduction of sulfur in middle petroleum distillates by catalytic oxidation in the presence of vanadium. Pyrolysis oil is not described in this document. Ethanol is present and some of it is reported to be oxidized to form peracetic acid, which is said to promote further oxidation. The final separation is specific to the alcohols MeOH and EtOH.

Патент US 8043495 описывает снижение содержания серы в углеводородном потоке при использовании каталитического дистилляционного реактора и катализатора гидрообессеривания. Указано, что получается продукт с низким содержанием меркаптана.US Pat. No. 8,043,495 describes the reduction of sulfur in a hydrocarbon stream using a catalytic distillation reactor and a hydrodesulfurization catalyst. It is indicated that a product is obtained with a low mercaptan content.

В патенте US 4983278 описан способ двухтемпературного пиролиза, в котором применяется рециркуляция масла. Описывается, что в результате этого двухтемпературного способа получается легкое масло, тяжелое масло и твердый остаток.US Pat. No. 4,983,278 describes a two-temperature pyrolysis process that uses oil recirculation. This two-temperature process discloses that a light oil, a heavy oil and a solid residue are obtained.

В патенте US 3702292 описывается перегонка сырой нефти с получением ряда фракций и последующий каталитический крекинг фракции газойля с образованием пропана и других фракций.US Pat. No. 3,702,292 describes the distillation of crude oil to produce a series of cuts and the subsequent catalytic cracking of the gas oil fraction to produce propane and other cuts.

В патенте US 8293952 описан способ пиролиза, в котором используется катализатор на основе оксида щелочного металла, и указывается, что полученный продукт пиролиза имеет высокое содержание спирта.US Pat. No. 8,293,952 describes a pyrolysis process using an alkali metal oxide catalyst and states that the resulting pyrolysis product has a high alcohol content.

В патенте US 6444118 описаны технологии каталитической перегонки, применяющиеся для снижения содержания серы в потоках нафты. Применяется ректификационная реакторная колонна для обработки нефтяных потоков, содержащих органическую серу и водород, которые приводят в контакт в присутствии гидрообессеривающей каталитической дистилляционной структуры.US Pat. No. 6,444,118 describes catalytic distillation techniques used to reduce the sulfur content of naphtha streams. A distillation column reactor is used to treat oil streams containing organic sulfur and hydrogen, which are contacted in the presence of a hydrodesulfurizing catalytic distillation structure.

Общепризнано, что пиролизное масло, полученное из шин, содержит ценный терпен и другие ненасыщенные соединения, а также меркаптаны и другие серосодержащие соединения. Попытки выделить фракции, содержащие эти соединения, в экономически перспективную фракцию успехом не увенчались.It is generally accepted that pyrolysis oil obtained from tires contains the valuable terpene and other unsaturated compounds, as well as mercaptans and other sulfur-containing compounds. Attempts to separate fractions containing these compounds into an economically promising fraction were unsuccessful.

Масло, полученное пиролизом, в частности, полученное в результате пиролиза полимера, представляет собой сложную смесь насыщенных и ненасыщенных углеводородов и включает полярные соединения, содержащие серу, азот и кислород. В зависимости от полимера, оно также может содержать галогенированные соединения. Эти масла часто продаются как низкосортное топливо с низкой доходностью. Из-за умеренного содержания серы в этих маслах они обычно используются в менее вредных экологически операциях или в операциях, где выбросы очищаются для удаления серы. В нефтехимической промышленности обычно применяется гидрообессеривание с использованием металлического катализатора и газообразного водорода для превращения сераорганических соединений в сероводород плюс насыщенный углеводород по следующей реакции RSH+H2 → R+H2S, где R означает углеводород. Сероводород превращается в элементарную серу или сульфат. Этот способ требует использования газообразного водорода под давлением и обычно экономически целесообразен только в больших масштабах.Oil obtained by pyrolysis, in particular, obtained as a result of polymer pyrolysis, is a complex mixture of saturated and unsaturated hydrocarbons and includes polar compounds containing sulfur, nitrogen and oxygen. Depending on the polymer, it can also contain halogenated compounds. These oils are often marketed as low grade fuels with low profitability. Due to the moderate sulfur content of these oils, they are typically used in less harmful environmental operations or in operations where emissions are treated to remove sulfur. In the petrochemical industry, hydrodesulfurization is commonly used using a metal catalyst and hydrogen gas to convert organosulfur compounds to hydrogen sulfide plus a saturated hydrocarbon by the following reaction RSH + H 2 → R + H 2 S, where R is hydrocarbon. Hydrogen sulfide is converted to elemental sulfur or sulfate. This method requires the use of pressurized hydrogen gas and is usually only economically viable on a large scale.

Общепризнано, что пиролизное масло, полученное из шин, содержит ценный терпен и другие ненасыщенные соединения, а также меркаптаны и другие серосодержащие соединения. Однако попытки выделить фракции, содержащие эти соединения, не дали коммерчески ценных фракций. Это объясняется множеством проблем, связанным со сложной природой пиролизного масла, полученного из шин. Попытки прямой перегонки пиролизных масел приводят к сложным смесям соединений и нестабильности дистиллята при перегонке. Изменение температуры в нагревательном резервуаре приводит к тому, что фракции имеют широкий диапазон температур кипения. Что еще более важно, пиролизные масла дают реакционноспособное соединение, которое при высоких температурах стенок, необходимых для стандартной перегонки, будет реагировать или крекировать во время перегонки, что приводит к образованию пены и затрудняет контроль температуры, давления и разделения. В статье M. Stanciulescu, M. Ikura "Limonene Ethers from Tire Pyrolysis Oil Part 1: Batch Experiments", J. Anal. Applied Pyrolysis 75, pp 217-225, 2006, отмечается, что лимонен элюируется вместе с нафтой, и предлагается привести лимонен в реакцию с метанолом, чтобы сместить его температуру кипения, чтобы отделить его от масла. Затем их требуется снова привести в реакцию со сложным эфиром, чтобы извлечь лимонен. Roy et. al. (Production of dl-limonene by vacuum pyrolysis of used tires, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 57 pp. 91-107, 2001) обнаружили, что продукты пиролитического расщепления лимонена плюс тиофен и другие соединения серы, элюируемые вместе с лимоненом, затрудняют выделение чистого лимонена. Это еще раз показывает трудность выделения лимонена из пиролизного масла.It is generally accepted that pyrolysis oil obtained from tires contains the valuable terpene and other unsaturated compounds, as well as mercaptans and other sulfur-containing compounds. However, attempts to isolate fractions containing these compounds have not yielded commercially valuable fractions. This is due to the many problems associated with the complex nature of tire-derived pyrolysis oil. Attempts at direct distillation of pyrolysis oils lead to complex mixtures of compounds and instability of the distillate during distillation. Changing the temperature in the heating tank causes the fractions to have a wide boiling range. More importantly, pyrolysis oils provide a reactive compound that, at the high wall temperatures required for standard distillation, will react or crack during distillation, resulting in foaming and difficult control of temperature, pressure, and separation. M. Stanciulescu, M. Ikura, "Limonene Ethers from Tire Pyrolysis Oil Part 1: Batch Experiments", J. Anal. Applied Pyrolysis 75, pp 217-225, 2006, notes that limonene elutes with naphtha and suggests reacting limonene with methanol to shift its boiling point to separate it from the oil. They then need to be reacted with an ester again to extract limonene. Roy et. al . (Production of dl-limonene by vacuum pyrolysis of used tires, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 57 pp. 91-107, 2001) found that pyrolytic cleavage products of limonene plus thiophene and other sulfur compounds eluted with limonene make it difficult to isolate pure limonene. This demonstrates once again the difficulty of extracting limonene from pyrolysis oil.

Таким образом, остается реальная и существенная потребность в способах обработки пиролизного масла для осуществления отделения коммерчески желательных фракций от фракций, подходящих для использования в качестве жидкого топлива.Thus, there remains a real and substantial need for methods for treating pyrolysis oil to effect separation of commercially desirable fractions from fractions suitable for use as fuel oils.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Настоящее изобретение позволило устранить недостатки вышеупомянутого уровня техники, предложив эффективные способы обработки паров пиролиза для осуществления отделения коммерчески привлекательных фракций от более тяжелых фракций, подходящих для применения в качестве жидкого топлива. Более конкретно, в предпочтительном варианте осуществления первая стадия разделения пиролизного газа дает более легкую фракцию и более тяжелую фракцию. Затем следует вторая стадия, на которой более легкую фракцию подвергают фракционной перегонке для отделения коммерчески привлекательных продуктов. Более тяжелую фракцию на третьей стадии подвергают окислительному обессериванию азотсодержащими органическими соединениями, которые удаляются с процесса обессеривания, для получения эффективных горюче-смазочных материалов. Предпочтительное начальное разделение пиролизного масла включает тонкопленочную дистилляцию, так как она эффективно и экономично приводит к желаемой первой стадии разделения. Некоторые предпочтительные параметры в отношении процесса фракционной перегонки описаны как предпочтительные отличительные признаки.The present invention has overcome the disadvantages of the above-mentioned prior art by providing efficient methods for treating pyrolysis vapors to separate commercially attractive fractions from heavier fractions suitable for use as liquid fuels. More specifically, in a preferred embodiment, the first pyrolysis gas separation step produces a lighter fraction and a heavier fraction. This is followed by a second stage in which the lighter fraction is subjected to fractional distillation to separate commercially attractive products. The heavier fraction in the third stage is subjected to oxidative desulfurization with nitrogen-containing organic compounds, which are removed from the desulfurization process, in order to obtain effective fuels and lubricants. The preferred initial separation of the pyrolysis oil involves thin film distillation as it effectively and economically results in the desired first separation step. Several preferred parameters with respect to the fractional distillation process are described as preferred features.

В зависимости от конкретных целей конкретного применения, можно с успехом использовать комбинации трехстадийного способа, включающего не все эти три стадии.Depending on the specific objectives of a particular application, it is possible to use successfully combinations of a three-step method, including not all of these three steps.

В другом варианте осуществления после тонкопленочной дистилляции проводится составная дистилляция без применения этапа обессеривания.In another embodiment, the thin film distillation is followed by a composite distillation without the use of a desulfurization step.

В следующем варианте осуществления продукт тонкопленочной дистилляции подвергают окислительному каталитическому обессериванию без применения процесса фракционной перегонки.In a further embodiment, the thin film distillation product is subjected to oxidative catalytic desulfurization without using a fractional distillation process.

Одной целью настоящего изобретения является разработать эффективные и действенные способы разделения пиролизного масла на (a) фракции, которые имеют повышенное товарное качество, и (b) потребительскую фракцию, которая обеспечивает пригодный для продажи топливный продукт.One object of the present invention is to provide efficient and effective methods for separating pyrolysis oil into (a) fractions that are of improved commercial quality and (b) a consumer fraction that provides a marketable fuel product.

Следующей целью настоящего изобретения является разработать способы, которые можно применять как на малом и умеренном масштабе, так и на очень большом масштабе.It is a further object of the present invention to provide methods that can be applied at both small and moderate scale and very large scale.

Еще одной целью настоящего изобретения является эффективное использование тонкопленочной дистилляции.Another object of the present invention is the efficient use of thin film distillation.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы осуществить разделение пиролизного масла на коммерчески привлекательное улучшенное сырье для дистилляции и обеспечить получение тяжелой фракции с более приемлемой температурой вспышки и меньшим количеством летучих соединений, чем пиролизное масло, взятое в целом.It is an object of the present invention to separate the pyrolysis oil into commercially attractive improved distillation feedstocks and provide a heavy fraction with a more acceptable flash point and fewer volatiles than pyrolysis oil taken as a whole.

Еще одной целью настоящего изобретения является то, чтобы благодаря тонкопленочной дистилляции пиролизное масло подвергалось значительно более низкой температуре и в течение более короткого времени, чем требуется для объемной перегонки, чтобы достичь требуемого разделения можно было без протекания нежелательных реакций крекинга и коксования.It is another object of the present invention that, due to thin film distillation, the pyrolysis oil is subjected to a significantly lower temperature and for a shorter time than required for bulk distillation in order to achieve the desired separation without undesirable cracking and coking reactions occurring.

Следующей целью изобретения является разработать способы снижения содержания серы и азота путем каталитического окисления.Another object of the invention is to provide methods for reducing sulfur and nitrogen content by catalytic oxidation.

Эти и другие цели изобретения станут более понятными из следующего подробного описания изобретения с обращением к прилагаемым чертежам.These and other objects of the invention will become clearer from the following detailed description of the invention with reference to the accompanying drawings.

Согласно формуле изобретения заявляется способ обработки пиролизного масла, включающийAccording to the claims, a method for processing pyrolysis oil is claimed, comprising

- осуществление первого разделения указанного пиролизного масла на более легкую фракцию и более тяжелую фракцию,- implementation of the first separation of the specified pyrolysis oil into a lighter fraction and a heavier fraction,

- применение тонкопленочной дистилляции при осуществлении указанного первого разделения,- the use of thin-film distillation in the implementation of the specified first separation,

- фракционную перегонку указанной более легкой фракции,- fractional distillation of the specified lighter fraction,

- удаление серы и азота из указанной тяжелой фракции,- removal of sulfur and nitrogen from the specified heavy fraction,

причем указанная фракционная перегонка осуществляется ступенчато, иmoreover, the specified fractional distillation is carried out in stages, and

- на указанной первой ступени собирается нижняя фракция при вакууме 100-400 торр, и- at the specified first stage, the lower fraction is collected at a vacuum of 100-400 torr, and

- вторая ступень проводится при более высоком вакууме, чем указанная первая ступень.- the second stage is carried out at a higher vacuum than the specified first stage.

Предпочтительно способ включает применение 10-30 тарелок при указанной фракционной перегонке.Preferably, the method comprises the use of 10-30 trays in said fractional distillation.

Предпочтительно способ включает осуществление указанной фракционной перегонки в колонне, содержащей головной регулятор флегмы.Preferably, the method comprises carrying out said fractional distillation in a column containing a head reflux regulator.

Предпочтительно способ включает осуществление указанной фракционной перегонки с указанным головным регулятором флегмы, установленным на отношение от 2:1 до 10:1.Preferably, the method comprises performing said fractional distillation with said head reflux regulator set to a ratio of 2: 1 to 10: 1.

Предпочтительно способ включает осуществление указанной фракционной перегонкой отделения по меньшей мере одного материала, выбранного из группы, состоящей из меркаптанов, циклогенсенов и фракции алкилированных одноядерных ароматических соединений.Preferably, the method comprises performing said fractional distillation to separate at least one material selected from the group consisting of mercaptans, cycloensens and a fraction of alkylated mononuclear aromatic compounds.

Предпочтительно способ включает осуществление указанного удаления серы и азота из тяжелой фракции путем каталитического окисления с использованием пероксида водорода.Preferably, the method comprises carrying out said removal of sulfur and nitrogen from the heavy fraction by catalytic oxidation using hydrogen peroxide.

Предпочтительно способ включает - осуществление указанного удаления серы и азота с применением катализатора, представляющего собой смесь алюминия и молибдена, иPreferably, the method comprises - performing said sulfur and nitrogen removal using a catalyst that is a mixture of aluminum and molybdenum, and

- реакцию указанной смеси при температуре 50-75°C.- the reaction of the specified mixture at a temperature of 50-75 ° C.

предпочтительно указанный катализатор является смесью оксида алюминия и триоксида молибдена.preferably said catalyst is a mixture of alumina and molybdenum trioxide.

предпочтительно отношение указанного триоксида молибдена к указанному оксиду алюминия составляет от 0,5:1 до 1:0,5 в расчете веса к весу.preferably, the ratio of said molybdenum trioxide to said alumina is from 0.5: 1 to 1: 0.5 in terms of weight to weight.

предпочтительно указанную более легкую фракцию после фракционной перегонки подвергают каталитическому окислению с использованием перекиси водорода.preferably, said lighter fraction, after fractional distillation, is subjected to catalytic oxidation using hydrogen peroxide.

предпочтительно указанная тяжелая фракция подходит для применения в качестве жидкого топлива.preferably, said heavy fraction is suitable for use as a liquid fuel.

Предпочтительно в способе используется указанное масло, в котором указанная более легкая фракция составляет 20-35 вес.% указанного пиролизного масла, а указанная тяжелая фракция составляет примерно 65-80 вес.% указанного пиролизного масла.Preferably, the process uses said oil wherein said lighter fraction comprises 20-35 wt% of said pyrolysis oil and said heavy fraction comprises about 65-80 wt% of said pyrolysis oil.

предпочтительно источником указанного пиролизного масла являются изношенные шины.preferably the source of said pyrolysis oil is from worn tires.

предпочтительно указанная более легкая фракция содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из меркаптанов и циклогексенов.preferably said lighter fraction contains at least one material selected from the group consisting of mercaptans and cyclohexenes.

Также согласно формуле изобретения заявляется способ обработки пиролизного масла, включающийAlso, according to the claims, a method for treating pyrolysis oil is claimed, comprising

- осуществление первого разделения указанного пиролизного масла на более легкую фракцию и тяжелую фракцию,- implementation of the first separation of the specified pyrolysis oil into a lighter fraction and a heavy fraction,

- использование указанного масла, в котором отделенная легкая фракция составляет 20-35 вес.% указанного масла, а выделенная тяжелая фракция составляет 65-80 вес.% указанного пиролизного масла,- the use of the specified oil, in which the separated light fraction is 20-35 wt.% of the specified oil, and the separated heavy fraction is 65-80 wt.% of the specified pyrolysis oil,

- применение тонкопленочной дистилляции при осуществлении указанного первого разделения,- the use of thin-film distillation in the implementation of the specified first separation,

- фракционную перегонку указанной более легкой фракции,- fractional distillation of the specified lighter fraction,

применение на указанной фракционной перегонке 10-30 тарелок, иusing 10-30 plates on said fractional distillation, and

- осуществление указанной тонкопленочной дистилляции в вакууме 100-400 торр.- the implementation of the specified thin-film distillation in a vacuum of 100-400 torr.

Предпочтительно указанная тяжелая фракция применима в качестве жидкого топлива.Preferably, said heavy fraction is useful as a liquid fuel.

Предпочтительно источником указанного пиролизного масла являются изношенные шины.Preferably, the source of said pyrolysis oil is from worn tires.

Предпочтительно указанная более легкая фракция содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из меркаптанов и циклогенсенов.Preferably, said lighter fraction contains at least one material selected from the group consisting of mercaptans and cyclogensenes.

Предпочтительно удаление серы и азота из указанной тяжелой фракции содержит смешивание тяжелой фракции с перекисью водорода при 50-75°C в течение примерно 1,5-3 часов,Preferably, the removal of sulfur and nitrogen from said heavy fraction comprises mixing the heavy fraction with hydrogen peroxide at 50-75 ° C for about 1.5-3 hours,

осуществление указанной фракционной перегонки в колонне, содержащей головной регулятор флегмы.carrying out the specified fractional distillation in a column containing a head reflux regulator.

Предпочтительно применение указанной тонкопленочной дистилляции в вакууме 100-300 торр при температуре стенок реактора 125-145°C.It is preferable to use said thin-film distillation in a vacuum of 100-300 torr at a reactor wall temperature of 125-145 ° C.

Предпочтительно указанная тяжелая фракция применима в качестве жидкого топлива.Preferably, said heavy fraction is useful as a liquid fuel.

Предпочтительно используется масло, в котором указанная более легкая фракция составляет 20-35 вес.% от указанного масла, а указанная тяжелая фракция составляет 65-80 вес.% от указанного пиролизного масла.Preferably an oil is used in which said lighter fraction is 20-35 wt% of said oil and said heavy fraction is 65-80 wt% of said pyrolysis oil.

Предпочтительно источником указанного пиролизного масла являются изношенные шины.Preferably, the source of said pyrolysis oil is from worn tires.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Фигура 1 схематически показывает вариант осуществления изобретения с использованием трехстадийного способа.Figure 1 schematically shows an embodiment of the invention using a three-step method.

Фигура 2 показывает схему устройства, применимого на стадии I тонкопленочной дистилляции.Figure 2 shows a schematic diagram of an apparatus applicable to stage I of thin film distillation.

Фигура 3 показывает схему устройства, применимого на стадии II перегонной установки.Figure 3 shows a schematic diagram of an apparatus applicable in stage II of a distillation plant.

Фигура 4 показывает схему устройства, применимого на стадии III процесса обессеривания.Figure 4 shows a schematic diagram of a device applicable to stage III of the desulfurization process.

Фигура 5 показывает блок-схему способа согласно изобретению, применяющего стадии I и II.Figure 5 shows a block diagram of a process according to the invention using steps I and II.

Фигура 6 показывает блок-схему варианта осуществления изобретения, применяющего стадии I и III.Figure 6 shows a block diagram of an embodiment of the invention using steps I and III.

Описание вариантов осуществленияDescription of embodiments

Согласно фигуре 1, стадия I обеспечивает начальное разделение пиролизного масла, предпочтительно путем тонкопленочной дистилляции.According to figure 1, stage I provides an initial separation of the pyrolysis oil, preferably by thin film distillation.

В результате начального разделения получается (a) легкая фракция, которая содержит большинство представляющих коммерческую ценность соединений, включая, без ограничений, терпены, меркаптаны и циклогексены, и (b) тяжелую фракцию.The initial separation results in (a) a light cut that contains most of the commercially valuable compounds, including but not limited to terpenes, mercaptans and cyclohexenes, and (b) a heavy cut.

На стадию II более легкая фракция, полученная на стадии I, проходит через систему фракционной перегонки с разделенной флегмой, в результате чего из легкой фракции извлекаются коммерчески ценные компоненты пиролизного масла.In stage II, the lighter fraction obtained in stage I passes through a fractional distillation system with separated reflux, whereby commercially valuable components of the pyrolysis oil are recovered from the light fraction.

На стадию III поступает фракция жидкого топлива, которая подвергается каталитическому окислению, чтобы снизить содержание серы и азота в тяжелой фазе. В предпочтительном катализаторе используются молибден и алюминий, причем предпочтительным катализатором является смесь триоксида молибдена и оксида алюминия. Предпочтительно, чтобы весовое отношение триоксида молибдена к оксиду алюминия в смеси составляло от 0,5:1 до 1:0,5, при этом наиболее предпочтительное отношение составляет около 1:1.Stage III receives a liquid fuel fraction, which undergoes catalytic oxidation to reduce the sulfur and nitrogen content in the heavy phase. The preferred catalyst uses molybdenum and aluminum, with the preferred catalyst being a mixture of molybdenum trioxide and alumina. It is preferred that the weight ratio of molybdenum trioxide to alumina in the mixture is from 0.5: 1 to 1: 0.5, with the most preferred ratio being about 1: 1.

На фигуре 2 показан способ предпочтительной тонкопленочной дистилляции и оборудование, используемое с ним. Двигатель 10 оперативно связан и приводит в действие жестко закрепленным на нем ротационную мешалку 11 с валом для вращения множества скребков 12. Предусмотрена окружающая нагревательная рубашка 13. Пиролизное масло, подлежащее обработке этим способом, вводится через впускной патрубок 18, и мешалка 11 вращается двигателем 10, создавая тонкий слой масла на внутренней поверхности рубашки 13 реактора. Скорость привода устанавливается так, чтобы не создавать объединяющих каналов вдоль внутренней поверхности стенки реактора 13. Система предпочтительно работает в вакууме примерно 100-300 торр, наиболее предпочтительно, при примерно 145-155 торр в течение всего цикла, при этом поддерживается температура стенок реактора примерно 125°C-145°C, наиболее предпочтительно примерно 130°C-140°C. В результате этого процесса образуются две фракции. Легкая фракция выходит через выпускное отверстие 14 для легкой фракции. Она представляет собой фракцию дистиллята, обогащенную эфирными маслами и высоколетучим химическим соединением-растворителем, образуя улучшенное сырье для дальнейшей обработки. Тяжелая фракция выходит через нижнее выпускное отверстие 16 для тяжелой фракции и представляет собой стабильное жидкое топливо, имеющее потенциальную ценность как сырье для отопления и моторное топливо. Можно использовать любую конфигурацию тонкопленочного или проточного испарителя: горизонтальную, вертикальную, прямоточную или противоточную, при условии, что эта операция применяется в пределах температур и давлений, раскрытых в данном документе. Система предпочтительно работает при вакууме примерно 100-300 торр, более предпочтительно примерно 135-155 торр в течение всего цикла при поддержании температуры внутренних стенок рубашки 13 реактора примерно 125°C-145°C, более предпочтительно, примерно 130°C-140°C.Figure 2 shows the preferred thin film distillation process and equipment used with it. The motor 10 is operatively connected and drives a rotary mixer 11 with a shaft rigidly mounted thereon to rotate a plurality of scrapers 12. A surrounding heating jacket 13 is provided. The pyrolysis oil to be treated in this way is introduced through the inlet 18 and the mixer 11 is rotated by the motor 10. creating a thin layer of oil on the inner surface of the reactor jacket 13. The drive speed is set so as not to create merging channels along the inner wall of the reactor 13. The system is preferably operated in a vacuum of about 100-300 torr, most preferably at about 145-155 torr for the entire cycle while maintaining a reactor wall temperature of about 125 ° C-145 ° C, most preferably about 130 ° C-140 ° C. As a result of this process, two fractions are formed. The light fraction exits through the light fraction outlet 14. It is a fraction of the distillate enriched with essential oils and a highly volatile chemical solvent compound, forming an improved raw material for further processing. The heavy fraction exits through the lower heavy fraction outlet 16 and is a stable liquid fuel with potential value as heating feedstock and motor fuel. Any configuration of a thin-film or flow-through evaporator can be used: horizontal, vertical, co-current, or counter-current, provided that this operation is applied within the temperature and pressure ranges disclosed herein. The system preferably operates at a vacuum of about 100-300 torr, more preferably about 135-155 torr for the entire cycle while maintaining the inner wall temperature of the reactor jacket 13 at about 125 ° C-145 ° C, more preferably about 130 ° C-140 ° C ...

Преимуществом тонкопленочной дистилляции является то, что тонкая пленка масла нагревается быстро и равномерно и предотвращает взаимодействие между более легкими и более тяжелыми соединениями без реакций крекинга или коксования. Поэтому предпочтительно использовать тонкопленочную дистилляцию для получения улучшенного сырья без нарушения целостности тяжелой или легкой фракции масла.The advantage of thin film distillation is that the thin oil film heats up quickly and evenly and prevents interaction between lighter and heavier compounds without cracking or coking reactions. Therefore, it is preferable to use thin-film distillation to obtain improved feedstock without compromising the integrity of the heavy or light fraction of the oil.

Фигура 3 показывает устройство, применимое в перегонной установке на стадии II для перегонки более легкой фракции, полученной на стадии I. На фигуре 3 показан головной регулятор флегмы 20, который оперативно связан с очищенными фракциями 20 дистиллята и перегонной колонной 24. Колонна предпочтительно содержит примерно 10-30 тарелок, наиболее предпочтительно примерно 15-20 тарелок. Для нагрева подаваемого материала используется питатель 26 высокого давления. Испарившееся сырье поступает в многоходовую тарельчатую колонну 24 с головным регулятором флегмы 20, предпочтительно установленным на отношение примерно от 2:1 до 10:1, наиболее предпочтительно примерно от 5:1 до 7:1. Выходящий дистиллят собирается на выходе 22.Figure 3 shows an apparatus useful in a distillation unit in stage II for distilling the lighter fraction obtained in stage I. Figure 3 shows a head reflux regulator 20 which is operatively connected to the purified distillate fractions 20 and the distillation column 24. The column preferably contains about 10 -30 trays, most preferably about 15-20 trays. A high pressure feeder 26 is used to heat the feed material. The vaporized feed enters a multi-pass tray column 24 with a head reflux regulator 20 preferably set to a ratio of from about 2: 1 to 10: 1, most preferably from about 5: 1 to 7: 1. The distillate discharged is collected at outlet 22.

Отделенная фракция коммерчески привлекательных компонентов типично составляет примерно 20-35 вес.% исходного пиролизного масла, а тяжелая фракция составляет примерно 65-80 вес.% исходного пиролизного масла.The separated fraction of commercially attractive components is typically about 20-35 wt% of the pyrolysis oil feed and the heavy fraction is about 65-80 wt% of the pyrolysis oil feed.

ПримерExample

Рассмотрим один пример стадии II. Подаваемый материал представляет собой более легкую фракцию, выходящую со стадии I тонкопленочной дистилляции.Consider one example of Stage II. The feed material is the lighter fraction coming from the stage I of the thin film distillation.

Первоначально в системе установлен вакуум в диапазоне 100-400 торр, при предпочтительном значением вакуума около 300 торр, для сбора нижней фракции, которая собирается при температуре приблизительно 20°C-25°C, пока дистиллят не достигнет температур 134°C-145°C, более предпочтительно 139°C-141°C. Эту нижнюю фракцию можно разделить на несколько погонов с разными диапазонами температур кипения. Пример показан в таблице 1.The system is initially set to a vacuum in the range of 100-400 torr, with a preferred vacuum of about 300 torr, to collect the bottoms which are collected at about 20 ° C-25 ° C until the distillate reaches 134 ° C-145 ° C more preferably 139 ° C-141 ° C. This bottoms can be divided into several strands with different boiling ranges. An example is shown in Table 1.

Таблица 1Table 1

Т-ра/давлениеT-ra / pressure Температура (°C)Temperature (° C) Предпочтительная температура (°C)Preferred temperature (° C) Вакуум
(торр)
Vacuum
(torr)
погон 1shoulder strap 1 начало - 115°Cstart - 115 ° C начало - 105,8beginning - 105.8 300300 погон 2shoulder strap 2 106°C-138°C106 ° C-138 ° C 300300 погон 3shoulder strap 3 139°C-141°C139 ° C-141 ° C 300300

Описанные погоны состоят из нескольких низкокипящих высоколетучих химических веществ-растворителей. Сюда относятся, без ограничений, ксилол, толуол и стирол, взятые по отдельности, а также как соединенные растворы, чрезвычайно ценные на рынке товаров промышленного назначения.The described shoulder straps consist of several low-boiling, highly volatile solvent chemicals. This includes, without limitation, xylene, toluene and styrene taken separately, as well as combined solutions that are extremely valuable in the industrial market.

После сбора фракций до 141°C при предпочтительном вакууме 300 торр температуру снижают до комнатной температуры, а вакуум повышают до диапазона 100-300 торр при предпочтительно устанавливаемом значении 150 торр. Отсечение производится при 115°C-125°C, более предпочтительно при 119°C-123°C в предпочтительных условиях по вакууму, и погон либо добавляется к предшествующему нижнему погону, либо хранится отдельно в виде раствора более низколетучего растворителя. Следующий погон собирают, продолжая подавать тепло до достижения 124°C-127°C, более предпочтительно 125°C-126°C. В условиях предпочтительного вакуума этот погон будет содержать массу лимонена и п-цимена, его собирают как единственную фракцию и хранят отдельно. После этого собирают единственную фракцию до 132°C в качестве полного отсечения, обеспечивая, что в этом процессе будет экстрагирован весь высокоценный материал. Общее описание для разделения при предпочтительных условиях приведено в таблице 2.After collecting the fractions to 141 ° C. under a preferred vacuum of 300 torr, the temperature is lowered to room temperature and the vacuum is increased to a range of 100-300 torr with a preferably set value of 150 torr. The cutoff is performed at 115 ° C-125 ° C, more preferably at 119 ° C-123 ° C under preferred vacuum conditions, and the cut is either added to the previous bottoms or stored separately as a solution of a lower volatility solvent. The next strand is collected, continuing to apply heat until it reaches 124 ° C-127 ° C, more preferably 125 ° C-126 ° C. Under the preferred vacuum conditions, this cut will contain the bulk of limonene and p-cymene and will be collected as a single cut and stored separately. Thereafter, a single cut is collected up to 132 ° C as a complete cutoff, ensuring that all of the high value material is extracted in this process. A general description for separation under preferred conditions is given in Table 2.

Таблица 2table 2

Т-ра/давлениеT-ra / pressure Температура (°C)Temperature (° C) Предпочтительная температура (°C)Preferred temperature (° C) Вакуум
(торр)
Vacuum
(torr)
погон 4shoulder strap 4 20-121,220-121.2 150150 погон 5shoulder strap 5 118°C-128°C118 ° C-128 ° C 121,3-122121.3-122 150150 погон 6shoulder strap 6 122-131,5122-131.5 150150

Полученные фракции можно соединять или держать по отдельности, чтобы получать фракции, содержащие высоколетучие химические вещества-растворители и/или эфирные масла различной чистоты.The resulting fractions can be combined or kept separately to obtain fractions containing highly volatile solvent chemicals and / or essential oils of varying purities.

На фиг. 4 показана схема устройства, которое можно использовать с частью стадии III способа. На стадии III происходит каталитическое обессеривание серосодержащих фракций путем окислительного процесса, она может также применяться для удаления азота. По линии 28 вводят перекись водорода или другой окислитель, а твердый катализатор, который предпочтительно является молибден/алюминиевым катализатором и который может представлять собой смесь триоксида молибдена и оксида алюминия, вводится по линии 30. Тяжелая фракция со стадии I вводится по линии 32 на процесс обессеривания и удаления азота. Лопастная мешалка 36 вращается под действием двигателя 34. Температура в реакторном аппарате 40 контролируется путем добавления горячего или холодного теплоносителя в рубашку 42.FIG. 4 shows a schematic diagram of a device that can be used with part of step III of the method. Stage III is the catalytic desulfurization of sulfur-containing fractions by an oxidative process; it can also be used to remove nitrogen. Hydrogen peroxide or other oxidizing agent is introduced via line 28, and the solid catalyst, which is preferably a molybdenum / aluminum catalyst and which may be a mixture of molybdenum trioxide and alumina, is introduced via line 30. The heavy fraction from stage I is introduced via line 32 to the desulfurization process and removing nitrogen. The paddle stirrer 36 rotates under the action of the motor 34. The temperature in the reactor 40 is controlled by adding a hot or cold coolant to the jacket 42.

После введения тяжелой фракции по линии 30, через впуск 28 медленно добавляется сильный окислитель, такой как перекись водорода или другой окислитель, и мешалка 36 служит для перемешивания материала. Перемешивание предпочтительно проводят при температуре примерно 50°C-75°C в течение примерно 1,5-3 часов. По завершении реакции смесь перекачивают или подают самотеком через выпускную линию 44, которая может транспортировать твердый водный и органический материал, доставляя его в сепаратор 46 масла/вода, который может предпочтительно может быть центробежным сепаратором. Обработанная фракция, из которой удалены сера и азот, выходит из выпускного отверстия 50, где разделяются слои жидкости, и водный слой, содержащий большую часть отработанного окислителя и катализатора, отделяется от органического слоя для регенерации и повторного использования.After the heavy fraction is introduced through line 30, a strong oxidizing agent such as hydrogen peroxide or other oxidizing agent is slowly added through inlet 28 and agitator 36 serves to stir the material. Stirring is preferably carried out at a temperature of about 50 ° C-75 ° C for about 1.5-3 hours. Upon completion of the reaction, the mixture is pumped or fed by gravity through an outlet line 44 which can transport solid aqueous and organic material to an oil / water separator 46 which can preferably be a centrifugal separator. The treated fraction, from which sulfur and nitrogen have been removed, exits outlet 50 where liquid layers are separated, and the aqueous layer containing most of the spent oxidant and catalyst is separated from the organic layer for regeneration and reuse.

Катализатор, который предпочтительно является смесью триоксида молибдена и оксида алюминия, предпочтительно присутствует в весовом отношении указанных двух оксидов от 0,5:1 до 1:0,5, наиболее предпочтительно в отношении 1:1. Катализатор добавляют в реакторный аппарат 40 с сильным окислителем, который может содержать примерно 15 об.% пероксида водорода вместе с фракцией, содержащей серу и азот. Мешалка 36 поддерживает смесь в суспензии, вращаясь со скоростью 700 оборотов в минуту или на уровне, достаточном для обеспечения однородного перемешивания реагентов. Смесь реагирует в диапазоне мягких температур примерно 50°C-75°C, предпочтительно примерно 55°C-65°C благодаря контролю нагревательной/охлаждающей рубашки 42. После периода реакции, составляющего примерно от полутора до 3 часов, предпочтительно, примерно от 3/4 часа до 1¼ часов, смесь подают в сепаратор масло/вода 46, где слои жидкости отделяют от отработанного окислителя, а катализатор отделяют от органического слоя для регенерации и повторного применения.The catalyst, which is preferably a mixture of molybdenum trioxide and alumina, is preferably present in a weight ratio of said two oxides from 0.5: 1 to 1: 0.5, most preferably in a 1: 1 ratio. The catalyst is added to reactor 40 with a strong oxidant which may contain about 15% by volume hydrogen peroxide together with a fraction containing sulfur and nitrogen. Stirrer 36 maintains the mixture in suspension by rotating at 700 rpm, or at a level sufficient to ensure uniform mixing of the reactants. The mixture reacts in a mild temperature range of about 50 ° C-75 ° C, preferably about 55 ° C-65 ° C due to the control of the heating / cooling jacket 42. After a reaction period of about one and a half to about 3 hours, preferably about 3 / 4 hours to 1¼ hours, the mixture is fed to an oil / water separator 46, where the liquid layers are separated from the spent oxidant and the catalyst is separated from the organic layer for regeneration and reuse.

Следует понимать, что в способе, показанном и описанном в связи с фиг. 1, могут использоваться все три стадии, рассмотренные в настоящем описании. Однако можно с успехом использовать и другие комбинации. В каждом из вариантов применятся стадия I, чтобы обеспечить подходящее сырье для дальнейшей обработки. В некоторых случаях со стадией I может использоваться стадия II (фиг. 5) или стадия III (фиг. 6) без использования стадии III в варианте осуществления, показанном на фиг. 5, и без использования стадии II в варианте осуществления с фиг.6.It should be understood that in the method shown and described in connection with FIG. 1, all three stages described herein can be used. However, other combinations can be used with success. In each of the options, stage I is applied to provide suitable feedstock for further processing. In some cases, stage I can be used with stage II (FIG. 5) or stage III (FIG. 6) without using stage III in the embodiment shown in FIG. 5, and without using stage II in the embodiment of FIG. 6.

На фигуре 5 стадия I (60) применяется для осуществления начального разделения и получения более легкой фракции, содержащей ценный продукт, после чего проводится стадия II (62) перегонки с флегмой, чтобы осуществить желаемое дальнейшее разделение и получить товарные продукты.In Figure 5, stage I (60) is used to effect the initial separation and obtain a lighter fraction containing the valuable product, followed by reflux stage II (62) to effect the desired further separation and obtain marketable products.

Согласно фигуре 6, стадия I применяется со стадией III (68), обеспечивая окислительное каталитическое обессеривание и удаление соединений азота.Referring to Figure 6, Stage I is applied with Stage III (68), providing oxidative catalytic desulfurization and removal of nitrogen compounds.

Каталитическая система алюминий/молибден, используемая с окислителем, превращает сераорганические соединения в сульфат и превращает азотсодержащие органические соединения в нитраты и удаляет их из масла.An aluminum / molybdenum catalyst system used with an oxidizing agent converts organosulfur compounds to sulfate and converts nitrogen-containing organic compounds to nitrates and removes them from the oil.

Выше частные варианты осуществления изобретения были описаны в целях иллюстрации, однако специалистам в данной области должно быть очевидным, что можно осуществить множество изменений в деталях без отступления от сущности и объема изобретения, какие определены в прилагаемой формуле.The above particular embodiments of the invention have been described for purposes of illustration, however, those skilled in the art will appreciate that many changes can be made in detail without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims (40)

1. Способ обработки пиролизного масла, включающий1. A method of processing pyrolysis oil, including - осуществление первого разделения указанного пиролизного масла на более легкую фракцию и более тяжелую фракцию,- implementation of the first separation of the specified pyrolysis oil into a lighter fraction and a heavier fraction, - применение тонкопленочной дистилляции при осуществлении указанного первого разделения,- the use of thin-film distillation in the implementation of the specified first separation, - фракционную перегонку указанной более легкой фракции,- fractional distillation of the specified lighter fraction, - удаление серы и азота из указанной тяжелой фракции,- removal of sulfur and nitrogen from the specified heavy fraction, причем указанная фракционная перегонка осуществляется ступенчато, иmoreover, the specified fractional distillation is carried out in stages, and - на указанной первой ступени собирается нижняя фракция при вакууме 100-400 торр, и- at the specified first stage, the lower fraction is collected at a vacuum of 100-400 torr, and - вторая ступень проводится при более высоком вакууме, чем указанная первая ступень.- the second stage is carried out at a higher vacuum than the specified first stage. 2. Способ по п. 1, включающий применение 10-30 тарелок при указанной фракционной перегонке.2. A method according to claim 1, comprising the use of 10-30 trays in said fractional distillation. 3. Способ по п. 2, включающий осуществление указанной фракционной перегонки в колонне, содержащей головной регулятор флегмы.3. A method according to claim 2, comprising carrying out said fractional distillation in a column containing a head reflux regulator. 4. Способ по п. 3, включающий осуществление указанной фракционной перегонки с указанным головным регулятором флегмы, установленным на отношение от 2:1 до 10:1.4. The method of claim 3, comprising performing said fractional distillation with said head reflux regulator set to a ratio of 2: 1 to 10: 1. 5. Способ по п. 3, включающий осуществление указанной фракционной перегонкой отделения по меньшей мере одного материала, выбранного из группы, состоящей из меркаптанов, циклогенсенов и фракции алкилированных одноядерных ароматических соединений.5. A method according to claim 3, comprising performing said fractional distillation to separate at least one material selected from the group consisting of mercaptans, cycloensens and a fraction of alkylated mononuclear aromatic compounds. 6. Способ по п. 1, включающий осуществление указанного удаления серы и азота из тяжелой фракции путем каталитического окисления с использованием пероксида водорода.6. The method according to claim 1, including the implementation of the specified removal of sulfur and nitrogen from the heavy fraction by catalytic oxidation using hydrogen peroxide. 7. Способ по п. 6, включающий7. The method according to claim 6, including - осуществление указанного удаления серы и азота с применением катализатора, представляющего собой смесь алюминия и молибдена, и- carrying out the specified removal of sulfur and nitrogen using a catalyst that is a mixture of aluminum and molybdenum, and - реакцию указанной смеси при температуре 50-75°C.- the reaction of the specified mixture at a temperature of 50-75 ° C. 8. Способ по п. 6, в котором указанный катализатор является смесью оксида алюминия и триоксида молибдена.8. The method of claim 6, wherein said catalyst is a mixture of alumina and molybdenum trioxide. 9. Способ по п. 8, в котором отношение указанного триоксида молибдена к указанному оксиду алюминия составляет от 0,5:1 до 1:0,5 в расчете веса к весу.9. The method of claim 8, wherein the ratio of said molybdenum trioxide to said alumina is from 0.5: 1 to 1: 0.5 on a weight-to-weight basis. 10. Способ по п. 1, в котором указанную более легкую фракцию после фракционной перегонки подвергают каталитическому окислению с использованием перекиси водорода.10. A process according to claim 1, wherein said lighter fraction after fractional distillation is subjected to catalytic oxidation using hydrogen peroxide. 11. Способ по п. 10, в котором указанная тяжелая фракция подходит для применения в качестве жидкого топлива.11. The method of claim 10, wherein said heavy fraction is suitable for use as a liquid fuel. 12. Способ по п. 1, в котором используется указанное масло, в котором указанная более легкая фракция составляет 20-35 вес.% указанного пиролизного масла, а указанная тяжелая фракция составляет примерно 65-80 вес.% указанного пиролизного масла.12. The method of claim 1, wherein said oil is used, wherein said lighter fraction is 20-35 wt% of said pyrolysis oil and said heavy fraction is about 65-80 wt% of said pyrolysis oil. 13. Способ по п. 10, в котором источником указанного пиролизного масла являются изношенные шины.13. The method of claim 10, wherein said pyrolysis oil comes from worn tires. 14. Способ по п. 10, в котором указанная более легкая фракция содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из меркаптанов и циклогексенов.14. The method of claim 10, wherein said lighter fraction contains at least one material selected from the group consisting of mercaptans and cyclohexenes. 15. Способ обработки пиролизного масла, включающий15. A method for processing pyrolysis oil, including - осуществление первого разделения указанного пиролизного масла на более легкую фракцию и тяжелую фракцию,- implementation of the first separation of the specified pyrolysis oil into a lighter fraction and a heavy fraction, - использование указанного масла, в котором отделенная легкая фракция составляет 20-35 вес.% указанного масла, а выделенная тяжелая фракция составляет 65-80 вес.% указанного пиролизного масла,- the use of the specified oil, in which the separated light fraction is 20-35 wt.% of the specified oil, and the separated heavy fraction is 65-80 wt.% of the specified pyrolysis oil, - применение тонкопленочной дистилляции при осуществлении указанного первого разделения,- the use of thin-film distillation in the implementation of the specified first separation, - фракционную перегонку указанной более легкой фракции,- fractional distillation of the specified lighter fraction, применение на указанной фракционной перегонке 10-30 тарелок, иusing 10-30 plates on said fractional distillation, and - осуществление указанной тонкопленочной дистилляции в вакууме 100-400 торр.- the implementation of the specified thin-film distillation in a vacuum of 100-400 torr. 16. Способ по п. 15, причем указанная тяжелая фракция применима в качестве жидкого топлива.16. The method of claim 15, wherein said heavy fraction is useful as a liquid fuel. 17. Способ по п. 15, причем источником указанного пиролизного масла являются изношенные шины.17. The method of claim 15, wherein the source of said pyrolysis oil is worn tires. 18. Способ по п. 15, причем указанная более легкая фракция содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из меркаптанов и циклогенсенов.18. A method according to claim 15, wherein said lighter fraction contains at least one material selected from the group consisting of mercaptans and cycloensens. 19. Способ по п. 1, в котором удаление серы и азота из указанной тяжелой фракции содержит смешивание тяжелой фракции с перекисью водорода при 50-75°C в течение 1,5-3 часов,19. The method according to claim 1, wherein the removal of sulfur and nitrogen from said heavy fraction comprises mixing the heavy fraction with hydrogen peroxide at 50-75 ° C for 1.5-3 hours, осуществление указанной фракционной перегонки в колонне, содержащей головной регулятор флегмы.carrying out the specified fractional distillation in a column containing a head reflux regulator. 20. Способ по п. 19, включающий20. The method according to claim 19, including применение указанной тонкопленочной дистилляции в вакууме 100-300 торр при температуре стенок реактора 125-145°C.the use of said thin-film distillation in a vacuum of 100-300 torr at a reactor wall temperature of 125-145 ° C. 21. Способ по п. 20, причем указанная тяжелая фракция применима в качестве жидкого топлива.21. The method of claim 20, wherein said heavy fraction is useful as a liquid fuel. 22. Способ по п. 20, причем используется масло, в котором указанная более легкая фракция составляет 20-35 вес.% от указанного масла, а указанная тяжелая фракция составляет 65-80 вес.% от указанного пиролизного масла.22. The method of claim 20, wherein an oil is used, wherein said lighter fraction is 20-35 wt% of said oil, and said heavy fraction is 65-80 wt% of said pyrolysis oil. 23. Способ по п. 20, причем источником указанного пиролизного масла являются изношенные шины.23. The method of claim 20, wherein the source of said pyrolysis oil is worn tires.
RU2019119397A 2016-11-22 2017-11-20 Methods for separation of pyrolysis oils RU2749813C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/358,201 US9920262B1 (en) 2016-11-22 2016-11-22 Methods of separation of pyrolysis oils
US15/358,201 2016-11-22
PCT/US2017/062456 WO2018098051A1 (en) 2016-11-22 2017-11-20 Methods of separation of pyrolysis oils

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019119397A RU2019119397A (en) 2020-12-25
RU2019119397A3 RU2019119397A3 (en) 2020-12-25
RU2749813C2 true RU2749813C2 (en) 2021-06-17

Family

ID=61600185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019119397A RU2749813C2 (en) 2016-11-22 2017-11-20 Methods for separation of pyrolysis oils

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9920262B1 (en)
EP (1) EP3526309B1 (en)
JP (1) JP7162899B2 (en)
KR (1) KR102440760B1 (en)
CN (2) CN110088234B (en)
AU (1) AU2017363548B2 (en)
CA (1) CA3043216A1 (en)
MX (1) MX2019005901A (en)
RU (1) RU2749813C2 (en)
WO (1) WO2018098051A1 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10577540B2 (en) * 2018-06-06 2020-03-03 Rj Lee Group, Inc. Method and apparatus for steam separation of pyrolysis oils
CN112770822B (en) * 2018-07-20 2022-08-26 Rj利格鲁普公司 Method and apparatus for clarifying pyrolysis oil
FI20206383A1 (en) 2020-12-30 2022-07-01 Neste Oyj Co-processing route for hydrotreating polymer waste-based material
WO2022155166A1 (en) 2021-01-12 2022-07-21 Rj Lee Group, Inc Additives and methods for improving flow properties of crude oil
NL2033184A (en) 2021-09-30 2023-04-04 Cabot Corp Methods of producing carbon blacks from low-yielding feedstocks and products made from same
NL2033169B1 (en) 2021-09-30 2023-06-26 Cabot Corp Methods of producing carbon blacks from low-yielding feedstocks and products made from same
JP2025504654A (en) 2022-01-28 2025-02-14 キャボット コーポレイション Method for producing carbon black from low yield feedstocks utilizing plasma or electrical heating processes and products produced therefrom
US12168754B2 (en) 2022-03-16 2024-12-17 Chevron Phillips Chemical Company Lp Systems and methods for treating pyrolysis oil

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5208401A (en) * 1989-06-28 1993-05-04 Universite Laval Separation of commercially valuable chemicals from tire-derived pyrolytic oils
RU2217484C2 (en) * 1998-11-11 2003-11-27 Минералель-Раффинери Доллберген Гмбх Method of waste hydrocarbon oils reprocessing to produce high quality base hydrocarbon oils
EP1462504A1 (en) * 2001-11-20 2004-09-29 Consejo Superior De Investigaciones Cientificas Method of oxidising sulphur compounds present in gasoline, kerosene and diesel fractions
US8524070B2 (en) * 2005-07-08 2013-09-03 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method for processing hydrocarbon pyrolysis effluent
US20140053456A1 (en) * 2012-08-24 2014-02-27 Ensyn Renewables, Inc. Systems and Methods for the Devolatilization of Thermally Produced Liquids
US20140305786A1 (en) * 2013-04-10 2014-10-16 Earl R. Beaver Device and process for the recovery of increased volumes of pure terpenes and terpenoids from scrap polymers and elastomers

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2915478A (en) * 1955-12-05 1959-12-01 Sinclair Refining Co Preparation of a cobalt oxide-molybdenum oxide-alumina catalyst
US3060107A (en) * 1958-08-11 1962-10-23 Arthur F Smith Thin film distillation apparatus
US3565793A (en) * 1968-12-27 1971-02-23 Texaco Inc Desulfurization with a catalytic oxidation step
US3658655A (en) * 1969-09-19 1972-04-25 Peter N Heere Direct reading relux rating controller for a distillation apparatus
US3702292A (en) 1970-03-10 1972-11-07 Du Pont Composite hydrocarbon refinery apparatus and process arrangement
US4308108A (en) * 1979-03-28 1981-12-29 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Process for purification of crude acetonitrile
JPS6014066B2 (en) * 1982-07-01 1985-04-11 三智夫 富田 Method for separating light oil from waste tire oil
US4983278A (en) 1987-11-03 1991-01-08 Western Research Institute & Ilr Services Inc. Pyrolysis methods with product oil recycling
US5157176A (en) * 1990-07-26 1992-10-20 Munger Joseph H Recycling process, apparatus and product produced by such process for producing a rubber extender/plasticizing agent from used automobile rubber tires
US5779883A (en) 1995-07-10 1998-07-14 Catalytic Distillation Technologies Hydrodesulfurization process utilizing a distillation column realtor
CN1145395A (en) * 1995-08-08 1997-03-19 周鼎力 Method and appts. for prodn. gasoline, diesel oil and carbon black by utilizing wasted rubber
JP2000282056A (en) * 1999-03-29 2000-10-10 Chiyoda Corp Pyrolysis oil distillation equipment
US6835861B2 (en) 2000-08-10 2004-12-28 Rj Lee Group, Inc. Low energy method of pyrolysis of hydrocarbon materials such as rubber
US6833485B2 (en) 2000-08-10 2004-12-21 Rj Lee Group, Inc. Low energy method of pyrolysis of hydrocarbon materials such as rubber
US6444118B1 (en) 2001-02-16 2002-09-03 Catalytic Distillation Technologies Process for sulfur reduction in naphtha streams
US6673236B2 (en) 2001-08-29 2004-01-06 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Natural Resources Method for the production of hydrocarbon fuels with ultra-low sulfur content
EP1461302A4 (en) * 2001-12-13 2006-08-02 Univ Lehigh OXIDATIVE DISSOLUTION OF SULFUR-CONTAINING HYDROCARBONS
US7270742B2 (en) * 2003-03-13 2007-09-18 Lyondell Chemical Technology, L.P. Organosulfur oxidation process
JP4157436B2 (en) * 2003-06-26 2008-10-01 株式会社東芝 Waste plastic oil processing equipment
US8043495B2 (en) 2008-01-25 2011-10-25 Catalytic Distillation Technologies Process to hydrodesulfurize FCC gasoline resulting in a low-mercaptan product
CN101735845A (en) * 2008-11-10 2010-06-16 北京化工大学 Method for separating and purifying biodiesel
US8293952B2 (en) 2010-03-31 2012-10-23 Exxonmobil Research And Engineering Company Methods for producing pyrolysis products
FI20106252A0 (en) * 2010-11-26 2010-11-26 Upm Kymmene Corp Method and system for making fuel components
US8669405B2 (en) * 2011-02-11 2014-03-11 Kior, Inc. Stable bio-oil
CN102161930B (en) * 2011-03-25 2012-12-26 河北金谷油脂科技有限公司 Method for regenerating waste lubricating oil
US9109177B2 (en) * 2011-12-12 2015-08-18 Ensyn Renewables, Inc. Systems and methods for renewable fuel
US9150470B2 (en) * 2012-02-02 2015-10-06 Uop Llc Process for contacting one or more contaminated hydrocarbons
CN103695167B (en) * 2014-01-07 2015-03-18 常州市百得来生物科技有限公司 Purification device and purification method for removing impurities in oil liquids
CN105753654B (en) * 2016-02-04 2018-07-17 浙江大学 A kind of separation method of bio oil molecular distillation heavy end

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5208401A (en) * 1989-06-28 1993-05-04 Universite Laval Separation of commercially valuable chemicals from tire-derived pyrolytic oils
RU2217484C2 (en) * 1998-11-11 2003-11-27 Минералель-Раффинери Доллберген Гмбх Method of waste hydrocarbon oils reprocessing to produce high quality base hydrocarbon oils
EP1462504A1 (en) * 2001-11-20 2004-09-29 Consejo Superior De Investigaciones Cientificas Method of oxidising sulphur compounds present in gasoline, kerosene and diesel fractions
US8524070B2 (en) * 2005-07-08 2013-09-03 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method for processing hydrocarbon pyrolysis effluent
US20140053456A1 (en) * 2012-08-24 2014-02-27 Ensyn Renewables, Inc. Systems and Methods for the Devolatilization of Thermally Produced Liquids
US20140305786A1 (en) * 2013-04-10 2014-10-16 Earl R. Beaver Device and process for the recovery of increased volumes of pure terpenes and terpenoids from scrap polymers and elastomers

Also Published As

Publication number Publication date
RU2019119397A (en) 2020-12-25
CN110088234A (en) 2019-08-02
KR20190087540A (en) 2019-07-24
JP2020512437A (en) 2020-04-23
AU2017363548A1 (en) 2019-05-16
WO2018098051A1 (en) 2018-05-31
EP3526309B1 (en) 2023-07-05
CN113293028A (en) 2021-08-24
EP3526309A4 (en) 2020-07-01
KR102440760B1 (en) 2022-09-05
MX2019005901A (en) 2019-10-07
EP3526309A1 (en) 2019-08-21
JP7162899B2 (en) 2022-10-31
RU2019119397A3 (en) 2020-12-25
CA3043216A1 (en) 2018-05-31
CN110088234B (en) 2021-07-02
US9920262B1 (en) 2018-03-20
AU2017363548B2 (en) 2022-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2749813C2 (en) Methods for separation of pyrolysis oils
CN102971398B (en) Sulphur compound is removed from petroleum streams
JP6382349B2 (en) Process for producing aromatics from crude oil
KR20220013363A (en) Alkali-enhanced hydrothermal purification of plastic pyrolysis oil
US9309471B2 (en) Decontamination of deoxygenated biomass-derived pyrolysis oil using ionic liquids
EP1151061B1 (en) Integration of solvent deasphalting, gasification, and hydrotreating
JP2024501716A (en) Co-processing route for hydroprocessing polymer waste-based materials
EP2930226A1 (en) Method for producing light olefins and btx using an ncc catalytic cracking unit treating a naphtha feedstock, with a catalytic reformer unit and an aromatic complex
US20140030185A1 (en) Process for separation and purification of sodium sulfide
US8404106B2 (en) Regeneration of alkali metal reagent
CN86102643B (en) Heavy residue treatment process
CN102482585A (en) Process and apparatus for producing hydrocarbons
SU1122217A3 (en) Method of simultaneous separation of heavy and light hydrocarbons flows into aromatic and non-aromatic hydrocarbons
JP2023546118A (en) Recovery of aliphatic hydrocarbons
Ibragimova et al. EXTRACTIVE PURIFICATION OF DIESEL DISTILLATE USING SELECTIVE" GREEN" SOLVENTS
US8084661B2 (en) Extraction of ASO from spent sulfuric acid using liquid SO2
RU2514916C9 (en) Method for production of commercial-grade diesel fuel of high-sulphur diesel oil cuts and device for its implementation
Lazorko et al. Investigation of straight-run diesel oil fractions with sulphur high content oxidative desulphurization
CN119529897A (en) Combined processing technique for residual oil and coal tar
TW201542799A (en) Method for producing xylene
CN116144398A (en) Method and system for producing low sulfur low olefin motor gasoline blending component
CN116925811A (en) Composite solvent for gasoline debenzolization, gasoline debenzolization and method for producing gasoline
JPH0393893A (en) Production of aromatic hydrocarbon
BE563674A (en)
GB565225A (en) Improved process for the production of toluene